用于调节凸轮轴的转动角的控制装置的制作方法

日期:2019-06-26 06:49:07

专利名称:用于调节凸轮轴的转动角的控制装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于调节凸轮轴的转动角的控制装置。
背景技术
由DE 102 24 446 A1已公开了一种用于调节凸轮轴的转动角的控制装置,它带有一个设置在凸轮轴上并与曲轴作用连接的驱动齿轮。其缺点是,在驱动齿轮与凸轮轴之间中间地连接了一个传动装置,该传动装置起到相对内燃机曲轴的转动角调节凸轮轴的转动角的作用。但用于凸轮轴调节的传动装置的成本很高。此外在该传动装置中损失能量,由此使主要通过凸轮轴调节引起的燃料节省下降。
由US6,250,265 B1公开了一种液压式相位调节器。其缺点是,在高的工作温度时在相位调节器中出现了高的泄漏,这可导致凸轮轴的无意的调节。相位调节器的调节速度与油压及由此与马达转速相关。由此不可能达到凸轮轴的转动角相对内燃机工作状态的最佳适配。

发明内容
根据本发明,提出了一种用于相对内燃机的曲轴的转动角调节凸轮轴的转动角的控制装置,具有一个驱动齿轮,该驱动齿轮与凸轮轴及曲轴作用连接,其中所述凸轮轴具有一个轴肩,该轴肩可转动地被支承在驱动齿轮的一个支座中。
相比之下,本发明的控制装置具有其优点,即以简单的方式和方法达到了如下的改进凸轮轴的转动角相对曲轴的转动角的调节可用小的能量损失及合适的成本来实现,其方式是凸轮轴具有一个轴肩,该轴肩可转动地被支承在驱动齿轮的一个支座中。
特别有利的是,轴肩在轴向及径向上被固定在支座中。支座以有利的方式被构成为一个环形轴套。
有利的还在于,凸轮轴与驱动齿轮通过至少一个铰链连接装置彼此机械地联接,因为以此方式实现了凸轮轴与曲轴之间基本上机械的相位调节,它相对现有技术可结构非常简单及成本合算地制造。
有利的还在于,铰链连接装置具有两个臂,它们通过一个中间铰链彼此相连接及彼此夹有角度地设置。
根据一个有利的实施例,铰链连接装置总是用其一个臂铰接地固定在支座上及用其另一臂铰接地固定在轴肩上。一个施加在中间铰链上的轴向力通过一个杠杆臂产生了一个作用在凸轮轴上的转矩。
有利的是,中间铰链借助一个复位弹簧被压在一个轴向可移动的盘上。该盘不与中间铰链机械地连接,以便使该盘不与驱动齿轮及轴肩一起转动。通过该复位弹簧可实现铰链连接装置以所述中间铰链即使当所述盘在背离驱动齿轮的方向上运动时也可跟随盘运动及在任何时刻上靠置在该盘上。
此外有利的是,一个执行机构使盘在轴向上运动及用盘这样地作用在中间铰链上,以致铰链连接装置对凸轮轴施加一个转矩。以此方式可实现一种结构简单及成本合算的相位调节装置。
根据一个有利的实施例提出执行机构被构成为一个电动机。
此外有利的是,在凸轮轴上设置一个第一传感器及在曲轴上设置一个第二传感器,它们检测凸轮轴或曲轴的转动角及传送到一个电子控制装置,该电子控制装置根据内燃机的工作状态及两个转动角的差来控制执行机构。


本发明的实施例被简化地表示在附图中及在以下的说明中对其进行详细描述。
图1示意性示出了本发明的、用于调节凸轮轴的转动角的控制装置的第一视图,图2表示其第二视图,及图3本发明的控制装置的一个侧视图。
具体实施例方式
图1示意性示出了本发明的、用于调节凸轮轴的转动角的控制装置的第一视图。
该控制装置用于相对曲轴的转动角可变地调节至少一个凸轮轴的转动角。
一个内燃机的曲轴1通过一个初级传动部分2驱动一个或多个凸轮轴3,该初级传动部分例如被构成为一个链、一个齿形带或一系列齿轮。为此对每个凸轮轴3配置了一个驱动齿轮4,该驱动齿轮根据初级传动部分2例如也可构成为带轮或链轮及通过初级传动部分2与曲轴1协同工作。例如通常在一个四冲程发动机上该驱动齿轮4被这样实施,即在曲轴1与凸轮轴3之间得到二比一的传动比。以此方式,凸轮轴3的转速被设计成曲轴1的转速的一半。
内燃机具有进气阀及排气阀5,它们被至少一个凸轮轴3的凸轮8打开及闭合,所述凸轮具有相对凸轮轴3偏心地构成的凸轮工作面。可以是这样,即进气阀及排气阀5由一个共同的凸轮轴3操作或进气阀5被进气凸轮轴3操作及排气阀5分开地由排气凸轮轴3操作。进气阀及排气阀5也被称为换气阀(Gaswechselventile),它们各由一个阀弹簧9压向一个阀座10的方向。在闭合的状态中进气阀及排气阀5各接触在其阀座10上。
所述凸轮8具有带有第一凸轮工作面及第二凸轮工作面的、一个大致三角形的横截面。凸轮8的升高的第一凸轮工作面通过一个机械部分作用在相应的进气阀及排气阀5上及抵抗所配置的阀弹簧9的弹簧力使这些阀在一个离开阀座10的打开方向上移动。在凸轮8的下降的第二凸轮工作面时这些阀弹簧9使相应的进气阀及排气阀5又返回运动到所属的阀座10上。
通过凸轮轴3相对曲轴1的调整可使燃烧室中的所谓换气(Ladungswechsel)最佳地适配内燃机的工作状态。所谓的阀控制时间,即进气阀及排气阀5的打开或关闭的时刻,不是由曲轴1固定地给出的,而是可通过调整凸轮轴3可变地调节。通过凸轮轴3的调整将主要达到比使用固定阀控制时间的内燃机高的功率、低的有害物质排放及低的燃料消耗。
根据本发明,在驱动齿轮4及凸轮轴3之间设有一个基本上以机械方式工作的相位调节装置11,该相位调节装置可成本非常合算及简单地构成。
本发明的凸轮轴3具有一个轴肩35,该轴肩可转动地支承在驱动齿轮4的一个支座36中。该支座36相对凸轮轴的轴线37在轴向及径向上固定凸轮轴3的轴肩35,由此在轴向及径向上不具有自由度。
凸轮轴3的轴肩35被设在例如凸轮轴3的向着驱动齿轮4的端面侧及支座36被设在驱动齿轮4的向着凸轮轴3的端面侧。
支座36例如被构成为一个环形轴套,它在圆周上至少分段环形地包围着并例如在两侧上径向延伸地作用在轴肩35上。该环形轴套从圆周上看例如也可为间断的,以致在轴肩35的圆周上构成多个部分环形轴套。例如四个部分环形轴套构造成支座36。
轴肩35与驱动齿轮4相邻及在轴向上与该驱动齿轮隔有距离,以便减小支座36的摩擦。
根据本发明,凸轮轴3及驱动齿轮4通过至少一个铰链连接装置38彼此机械地联接。
每个铰链连接装置38具有两个例如直线的臂40,它们通过一个中间铰链39彼此相连接及彼此夹有角度或被布置成V形。例如设有两个铰链连接装置38。各个铰链连接装置38例如用其一个臂40铰接地连接在驱动齿轮4的支座36上及用其另一臂40铰接地连接在凸轮轴3的轴肩35上。这些臂40的背离中间铰链39的端部相对凸轮轴的轴线37各自偏心地设置在轴肩35上或支座36上。铰链连接装置38的这些臂40分别在其背离中间铰链39的端部可绕唯一的旋转轴线转动地被支承,该旋转轴线垂直于图1的图面地延伸。中间铰链39同样具有垂直于图1的图面设置的唯一的旋转轴线。铰链连接装置38的这些臂40的长度被这样地设计,以致铰链连接装置38的中间铰链39相对臂40总是突出在向着离开驱动齿轮4的方向上。
凸轮轴3与驱动齿轮4之间的相对转动例如借助一个执行机构21来产生,该执行机构例如构型为电动机及固定在内燃机上。该执行机构21例如与一个轴向可移动的盘42协同作用。
所述盘42例如相对凸轮轴3同心地设置及由凸轮轴3穿过盘孔46。盘42松动地接触在铰链连接装置38的中间铰链39上,以致驱动齿轮4的转矩不能通过支座36、铰链连接装置38及中间铰链39传递到盘42上及盘42不会跟着转动。铰链连接装置38以中间铰链39例如借助一个复位弹簧47压在盘42上。复位弹簧47例如被设置在轴肩35与中间铰链39之间,它支撑在轴肩35上及在离开轴肩35的轴向上作用在中间铰链39上。
一个例如由执行机构21旋转地驱动的丝杠43与一个设在盘42上的螺纹区段44相互作用,该螺纹区段例如构成在一个空心圆柱形套筒45内及具有内螺纹。所述套筒45在朝着执行机构21的一侧在凸轮轴3的方向上从盘42伸出。
通过丝杠43的螺纹与螺纹区段44的内螺纹的相互作用产生了盘42的平移运动。因此执行机构21在轴向上使盘42移动及以此方式将一个轴向压力作用在所述至少一个中间铰链39上,该轴向压力通过一个相应的杠杆臂相对凸轮轴的轴线37作为转矩作用在凸轮轴3上,以致在凸轮轴3与驱动齿轮4之间形成相对转动。根据由执行机构21驱动的丝杠43的转动方向,盘42向着驱动齿轮4或离开该驱动齿轮地运动。
臂40的背离中间铰链39的端部之间的距离直接地确定凸轮轴3相对驱动齿轮4及曲轴1的角位移。
如果盘42向着驱动齿轮4运动(图2),则该盘用轴向力向着驱动齿轮4的方向压着各个中间铰链39。如果该轴向力足够大,所述中间铰链39将向着驱动齿轮4的方向运动,以使得各臂40彼此进一步撑开,由这些臂40所夹持的角度及这些臂40的背离中间铰链39的端部之间的距离增大。以此方式,凸轮轴3逆着曲轴1的旋转方向转动及由此相对曲轴1向后调节(图3)。
相反地,如果盘42离开驱动齿轮4地运动,则复位弹簧47在向着盘42的方向上压着中间铰链39,以使得由这些臂40所夹持的角度及这些臂40背离中间铰链39的端部之间的距离缩小及中间铰链39跟着盘42运动。以此方式,凸轮轴3在曲轴1的旋转方向上转动及由此相对曲轴1向前调节。
曲轴1的转矩通过初级传动部分2传递到驱动齿轮4及通过驱动齿轮4的支座36、铰链连接装置38及轴肩35传递到凸轮轴3上。
当执行机构21被关掉时,凸轮轴3与驱动齿轮4及曲轴1无相对转动地连接,由此避免了对凸轮轴3的无意调节。
相位调节装置11由凸轮轴3的轴肩35、驱动齿轮4的支座36、铰链连接装置38、盘42及执行机构21构成。
在凸轮轴3上例如设置一个第一传感器25,它检测凸轮轴3的当时的转动角及通过第一信号导线27传送到一个电子控制装置28上。并且在曲轴1上例如设有一个第二传感器32,它检测曲轴1的当时的转动角及通过第二信号导线33传送到控制装置28。通过第一传感器25与第二传感器32的信号的比较可求得凸轮轴3相对曲轴1的偏移角度。
控制装置28根据内燃机的工作状态及根据所求得的凸轮轴3与曲轴1的两个转动角的差通过控制导线29来控制制动器21。
当凸轮轴3需要被调节时,通过控制导线29使执行机构21接通。
凸轮轴3相对驱动齿轮4的相对转动例如通过机械或电子部分限制在一个预定的调节范围上,以防止进气阀及排气阀5与内燃机活塞的碰撞。
图2示意性示出了本发明的控制装置的第二视图。
在根据图2的控制装置中相对图1中的控制装置相同或功能相同的部分以相同的标号来标明。
图2中的盘42与图1中的盘42相比在向着驱动齿轮4的方向上被移动,由此达到了凸轮轴3逆着曲轴1的转动方向的调节。
图3示意性示出了本发明的控制装置的侧视图。
在图3的控制装置中相对图1及2中的控制装置相同或功能相同的部分由相同的标号来标明。
在图3中,图1中的铰链连接装置38的位置用虚线来表示及图2中的铰链连接装置38的位置用实线来表示。
权利要求
1.用于相对内燃机的曲轴的转动角调节凸轮轴的转动角的控制装置,具有一个驱动齿轮,该驱动齿轮与凸轮轴及曲轴作用连接,其特征在于所述凸轮轴(3)具有一个轴肩(35),该轴肩可转动地被支承在驱动齿轮(4)的一个支座(36)中。
2.根据权利要求1的控制装置,其特征在于所述轴肩(35)在轴向及径向上被固定在支座(36)中。
3.根据权利要求1的控制装置,其特征在于所述支座(36)被构成为一个环形轴套。
4.根据权利要求1的控制装置,其特征在于所述凸轮轴(3)与驱动齿轮(4)通过至少一个铰链连接装置(38)彼此机械地联接。
5.根据权利要求4的控制装置,其特征在于所述铰链连接装置(38)具有两个臂(40),它们通过一个中间铰链(39)彼此相连接及彼此夹有角度地设置。
6.根据权利要求5的控制装置,其特征在于铰链连接装置(38)总是用其一个臂(40)铰接地固定在支座(36)上及用其另一臂(40)铰接地固定所述轴肩(35)上。
7.根据权利要求5的控制装置,其特征在于所述中间铰链(39)借助一个复位弹簧(47)被压在一个可轴向移动的盘(42)上。
8.根据权利要求6的控制装置,其特征在于一个执行机构(21)使盘(42)在轴向上运动及用盘(42)这样地作用在中间铰链(39)上,以致铰链连接装置(38)对凸轮轴(3)施加一个转矩。
9.根据权利要求7的控制装置,其特征在于所述执行机构(21)是一个电动机。
10.根据权利要求1的控制装置,其特征在于在凸轮轴(3)上设置一个第一传感器(25)及在曲轴(1)上设置一个第二传感器(32),它们检测凸轮轴(3)或曲轴(1)的转动角及传送到一个电子控制装置(28),该电子控制装置根据内燃机的工作状态及两个转动角的差来控制该执行机构(21)。
全文摘要
已公开的控制装置具有一个设置在凸轮轴上及与曲轴作用连接的驱动齿轮。其缺点是,在驱动齿轮与凸轮轴之间中间地连接了一个传动装置,该传动装置起到相对内燃机的曲轴的转动角调节凸轮轴的转动角的作用。但用于凸轮轴调节的传动装置的成本很高。此外在该传动装置中损失能量,由此使主要通过凸轮轴调节引起的燃料节省下降。在本发明的控制装置上,凸轮轴的转动角相对曲轴的转动角的调节可用小的能量损失及合适的成本来实现。本发明提出凸轮轴(3)具有一个轴肩(35),该轴肩可转动地被支承在驱动齿轮(4)的一个支座(36)中。
文档编号F01L1/344GK1707071SQ200510075588
公开日2005年12月14日 申请日期2005年6月6日 优先权日2004年6月5日
发明者托尔斯滕·舒尔茨, 斯特芬·施特劳斯 申请人:罗伯特·博世有限公司


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